연세대 23-2 기초아날로그실험 A+5주차 예비보고서

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1. 필터의 종류와 특성

이 보고서에서는 필터의 종류와 특성을 이해하고, Pspice를 통해 필터의 주파수 응답을 확인하며, 실제 사용되는 특성의 필터를 설계하는 것을 목표로 합니다. 필터는 Passive Filter와 Active Filter로 나뉘며, 주파수 특성에 따라 LPF, HPF, BPF, BRF 등으로 분류됩니다. 필터의 특성을 이해하기 위해서는 주파수 영역에서의 전달함수 분석이 핵심이며, Cut off frequency, Bandwidth, Center frequency, Q-factor 등의 개념을 살펴봅니다.
2. Passive Filter 설계

Passive Filter는 저항, 인덕터, 커패시터로만 구성된 필터로, 전력을 소비하므로 출력/입력 비가 1 미만입니다. Passive LPF, HPF, BPF, BRF의 설계 방법과 주파수 응답 특성을 분석합니다. 특히 Passive BPF와 BRF의 전달함수 도출 및 center frequency, bandwidth, Q-factor 계산 방법을 살펴봅니다.
3. Active Filter 설계

Active Filter는 Opamp와 같은 능동 소자를 사용하므로 Passive Filter에 비해 높은 Q-factor를 가질 수 있지만 전력을 소비하고 회로가 복잡해집니다. Active LPF, HPF, BPF, BRF의 설계 방법과 주파수 응답 특성을 분석합니다. 특히 Active BPF와 BRF의 전달함수 도출 및 center frequency, bandwidth, Q-factor 계산 방법을 살펴봅니다.
4. PSPICE 시뮬레이션

PSPICE 시뮬레이션을 통해 Passive LPF, HPF, BPF, BRF와 Active LPF, BPF의 주파수 응답 특성을 확인합니다. 이론적으로 계산한 center frequency, bandwidth, Q-factor 값과 시뮬레이션 결과를 비교하여 회로 설계의 정확성을 검증합니다.

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1. 필터의 종류와 특성

필터는 전기 회로에서 원하지 않는 주파수 성분을 제거하거나 선별적으로 통과시키는 중요한 회로 요소입니다. 필터의 종류와 특성을 이해하는 것은 전자 회로 설계에 필수적입니다. 필터는 크게 수동 필터(Passive Filter)와 능동 필터(Active Filter)로 나뉩니다. 수동 필터는 저항, 커패시터, 인덕터로 구성되며 간단한 구조와 낮은 비용의 장점이 있지만 신호 증폭이 어렵습니다. 반면 능동 필터는 연산 증폭기를 사용하여 신호를 증폭할 수 있지만 더 복잡한 구조와 높은 비용이 필요합니다. 필터의 종류와 특성을 잘 이해하면 회로 설계 시 적절한 필터를 선택할 수 있어 회로의 성능을 최적화할 수 있습니다.
2. Passive Filter 설계

수동 필터(Passive Filter)는 저항, 커패시터, 인덕터로 구성되며 간단한 구조와 낮은 비용의 장점이 있습니다. 수동 필터 설계 시 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다. 첫째, 필터의 차단 주파수(cutoff frequency)를 결정해야 합니다. 이를 위해 필터의 종류(저역 통과 필터, 고역 통과 필터 등)와 요구 사항을 고려해야 합니다. 둘째, 필터의 차수(order)를 결정해야 합니다. 차수가 높을수록 필터의 성능이 좋아지지만 회로가 복잡해집니다. 셋째, 필터 소자의 값을 계산해야 합니다. 이때 소자의 허용 오차와 온도 특성 등을 고려해야 합니다. 넷째, 필터의 입출력 임피던스를 고려해야 합니다. 임피던스 정합이 잘 되지 않으면 필터의 성능이 저하될 수 있습니다. 이와 같은 설계 고려 사항을 잘 파악하면 효과적인 수동 필터를 설계할 수 있습니다.
3. Active Filter 설계

능동 필터(Active Filter)는 연산 증폭기를 사용하여 신호를 증폭할 수 있는 장점이 있지만 더 복잡한 구조와 높은 비용이 필요합니다. 능동 필터 설계 시 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다. 첫째, 필터의 종류(저역 통과 필터, 고역 통과 필터 등)와 차단 주파수(cutoff frequency)를 결정해야 합니다. 이를 위해 회로 요구 사항을 잘 파악해야 합니다.